Điều khiển ánh sáng bằng những quả cầu nhỏ

Ánh sáng có thể được dẫn đường và điều khiển ở thang nano bằng cách cho nó đi qua các quả cầu kim loại nhỏ- dựa theo những tính toán mới của các nhà khoa học Hoa Kỳ. Hiều ứng này liên quan đến sự tương tác của ánh sáng với các plasmon trên bề mặt của các quả cầu và các nhà khoa học quả quyết rằng nó có thể được sử dụng để tạo ra các nguồn sáng phân cực và tập trung. Những nguồn sáng đó rất quan trọng trong việc sản xuất các quang cụ nano,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển ánh sáng bằng những quả cầu nhỏ Điều khiển ánh sáng bằng những quả cầu nhỏ Ánh sáng có thể được dẫn đường và điều khiển ở thang nano bằng cáchcho nó đi qua các quả cầu kim loại nhỏ- dựa theo những tính toán mới củacác nhà khoa học Hoa Kỳ. Hiều ứng này liên quan đến sự tương tác của ánhsáng với các plasmon trên bề mặt của các quả cầu và các nhà khoa học quảquyết rằng nó có thể được sử dụng để tạo ra các nguồn sáng phân cực và tậptrung. Những nguồn sáng đó rất quan trọng trong việc sản xuất các quang cụnano, trong đó có sensor, chuyển mạch và thiết bị lưu trữ thông tin( J. Phys. B:At. Mol. Opt. Phys. 40 S283).Plasmon là các giả hạt dùng để mô tả các dao động tập thể của các electron trênbề mặt kim loại. Plasmon tương tác với ánh sáng và các nhà nghiên cứu đang cốgắng khai thác tính chất này trong các thiết bị sử lý và chuyển phát thông tin sửdụng công nghệ plasmonMới đây, Maxim Sukharev và Tamar Seideman của Đại học NorthwesternUniversity đã sử dụng mô phỏng vi tính để nghiên cứu tương tác của ánh sáng vàcác plasmon trên bề mặt của những quả cầu kim loại nhỏ. Sử dụng mẫu liên kếtchữ T tạo bởi các quả cầu nano bằng bạc, mô hình mô phỏng đã cho thấy đường đicủa ánh sáng qua các quả cầu có thể được điều khiển bằng cách thay đổi sự phâncực của ánh sáng. Các nhà nghiên cứu tin rằng hiệu ứng này- chưa được khẳngđịnh bằng thí nghiệm-có thế dùng trong các chuyển mạch nano quang học.Những tính toán cũng cho thấy rằng ánh sáng tới có thể bị giữ trong các tinh thểplasmon tạo bởi những mạng tuần hoàn của các hạt nano. Hơn nữa, phụ thuộcvào hình học của tinh thể, ánh sáng có thể được tập trung và dẫn đường. Thêm vàođó, kết quả vi tính cho thấy hiệu ứng này có thể được sử dụng để tạo các nguồnsáng kích cỡ nano với độ tập trung và phân cực điều khiển được. Cuộc săn lùng các phi hạt bắt đầu Khi máy gia tốc LHC đi vào hoạt động vào năm sau, hầu hết các nhà vậtlý sẽ gọt dũa những thông tin ở năng lượng cao về các hạt mới ví dụ nhưboson Higgs. Nhưng Howard Georgi của Đại học Harvard Hoa Kỳ không nghĩvậy- ông tiết lộ rằng ông đang tìm kiếm một dạng thực thể mới gọi là phihạt. Nếu nó tồn tại, điều đó có nghĩa rằng mô hình chuẩn của vật lý hạt làchưa hoàn chỉnh, và còn những thứ khác ngoài các hạt ở trong vũ trụ. (Phys.Rev. Lett. 98 221601). Tất cả các hạt tồn tại ở một trạng thái với một năng lượng, động lượng, khốilượng nghỉ xác định. Hầu hết trong mô hình chuẩn, các hạt cùng loại không thể tồnở một trạng thái khác với các tính chất nêu trên nhân với một thừa số chung-electron chẳng hạn, hạt này có khối lượng nghỉ không đổi dù năng lượng hay độnglượng có biến đổi. Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng thế: những hạt không khốilượng nghỉ, như photon, có thể tồn tại ở trạng thái mà các tính chất nêu trên nhânlên một thừa số chung bất kì. Tính chất này gọi là tính bất biến thang đo (scaleinvariance) Cho dù những lý thuyết khai thác bất biến thang đo đã có từ truớc, nhữngnhà vật lý quan với mô hình chuẩn thường miễn cưỡng khi nghĩ về tính ứng dụngcủa nó. Đó là vì các lý thuyết này đề cập đến những thứ không giống các hạt-những thực thể duy nhất đuợc biết đến trong vũ trụ- mà không nhất thiết phảikhông có khối lượng nghỉ. Georgi, trái lại, giờ đây quan tâm đến việc làm thế nào chúng ta có thể suydiễn thông qua thực nghiệm rằng có tồn tại những thực thể huyền bí, ông gọi là cácphi hạt(un particles), như vậy không. Ông đề xuất rằng nguyên nhân chúng tachưa nhìn thấy một phi hạt nào trước đây là do chúng liên kết với vật chất bìnhthường càng yếu khi năng lượng càng yếu. Nếu ông đúng, điều này có nghĩa rằngnhững bằng chứng về sự tồn tại của phi hạt có thể được tìm thấy trong các thínghiệm với máy gia tốc năng lượng cao LHC. Câu hỏi rất hóc búa các phi hạttrông như thế nào được thay thế bằng một câu hỏi đơn giản hơn: phi hạt sẽ lộdiện thế nào khi năng lượng trong các thí nghiệm của chúng ta tăng lên? ông nói. Các phi hạt sẽ có những tính chất giống với neutrino, hầu như không khốilượng nghỉ và do đó gần như bất biến thang đo. Neutrino hiếm khi tương tác vớivật chất- một thời gian dài các nhà vật lý chỉ suy ra sự tồn tại của nó khi tính toánsự mất năng lượng và động lượng sau một tương tác. Bằng các khảo sát cùng mộttương tác nhiều lần, một phân bố xác suất đước thiết lập cho ta biết có bao nhiêuvà những loại neutrino nào tham gia. Geogi nghĩ rằng một kĩ thuật tương tự có thể được sử dụng đẻ tìm dấu vếtcác phi hạt. Theo bất biến thang đo, một phân bố chứa các phi hạt sẽ lộ diệnvì nó sẽ giống như một phân bố của một số không nguyên các hạt không khốilượng. Cho dù chúng ta không nhìn thấy các phi hạt ở LHC, tôi tin rằng nhữngphân tích như thế này là hữu ích vì nó có thể kéo chúng ta ra khỏi những định kiếncó thể khiến chúng ta bỏ qua những tính chất quan trọng khi năng lượ ...